NERG 1953 Deel 18 Nr. 01
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Tijdschrift van het Nederlands Radiogenootschap DEEL XVIII No. 1 JANUARI 1953 Een onderzoek van het flikker ver schijnsel en een mogelijke verklaring van een naar voren gekomen resonantie-effect door H. de Lange Dzn. i ) Voordracht gehouden op 25 April 1952 voor het Nederlands Radiogenootschap. SUMMARY For the fovea, the frequency f c at which flicker just disappears at var ious brightness versus time functions is investigated. It is shown that only the ,.ripple ratio amplitude of the first Fourier component r — ----£----------------------------------------------------------- average brightness of the stimulus, the average brightness being constant, is of importance for the critical frequency fc . Bij plotting r against f c , at constant ave rage brightness, the points observed fit into one smooth curve which is monotonous at low intensities. At high brightness levels a resonance effect occurs around f — 9 c/sec. Under these conditions the ripple ratio r at which flicker disappears has a lower value than 1.35%» the limiting dis crimination of sinusoidal foveal brightness variation observed for ƒ 1 c/sec. Using such a set of low-frequency characteristics measured under prac tical circumstances, it is possible to calculate fc , with or without stray light, for any given brightness versus time function with the aid of Fourier analysis if 2%. With the aid of an electric analogue containing a low-pass filter, a feed back circuit and a non-linear element, transforming the physical stimulus into a number of impulses, it may be shown that in the light-sensitive organ from retina to centre of consiousness there may be also a feed back mechanism with a time delay F 1/80 sec. l) Philips Telecommunicatie Industrie, Hilversum. 2 H. de Lange Dzn 1. Inleiding. 1.1. Bij de televisie-overdracht is aan de totale communicatie- keten, welke met opneembuis en microfoon begint en bij ons zelf eindigt, als laatste schakel, naast het reeds lang in gebruik zijnde gehoororgaan, het oog als tweede bijgevoegd. H et ligt in de bedoeling één eigenschap van het gezichtsorgaan wat nader te onderzoeken nl. het niet in staat zijn om snelle lichtvariaties nog waar te kunnen nemen. Reageert het gehoororgaan hoofdzakelijk op frequenties en paste hiermede geheel in overeenstemming Helmholtz reeds Fourier analyse op de geluidsstimulus toe, onder invoering van de begrip pen grond- en boven tonen, bij het oog ligt de zaak geheel anders. Daaarmede ziet men in het gezichtsveld diverse gebeurtenissen na elkaar plaatsvinden. Het begrip tijd is dus in sterke mate met een visuele waarneming geassocieerd en ligt het voor de hand het ver dwijnen van het flikkerverschijnsel, bij hoog tempo van onderbre king van het invallende licht, door een traagheid van het oog te verklaren. Na elke lichtperiode wordt door het z.g. nabeeld de helderheidsindruk nog een tijdje vastgehouden, w aardoor de donkere fazen meer en meer worden opgevuld als het tempo van onderbreken wordt opgevoerd. Indien men echter ergens in het systeem netvlies -► helderheidsindruk een laagdoorlatende filterwerking aanneemt moet het mogelijk zijn het verdwijnen van de variatie in helderheidsindruk ook zo te verklaren, dat bij het opvoeren van de frequentie, de amplitude van de variatie door dit „filter" zodanig wordt verminderd, dat bij een bepaalde frequentie de variatie beneden de drempelwaarde voor het waarnemen van lichtvariaties is gezakt. De lichtbron geeft dan een stationaire helderheidsindruk in overeenstemming met het tijdgemiddelde van de lichtvariatie. Met deze verklaring is van een beschouwing naar de tijd, evenals bij het oor, op een beschouwing naar de frequentie overgegaan, waarmede echter het verschijnsel hoogstwaarschijnlijk meer voor berekening toegankelijk zal zijn. Bepaalt men namelijk van een willekeurig lineair systeem, waarbij zowel een ingangsgrootheid 3 als een uitgangsgrootheid II hetzij bijvoorbeeld van chemische, physiologische of electri- sche aard valt te onderscheiden, de verhouding variatie van U tot sinusvormige variatie van 3 als functie van de frequentie, dan kan men de experimenteel gevonden waarden in een grafiek uitzetten, waarmede men de zogenaamde frequentiekarakteristiek Flikkerverschijnsel en resonantie-effect 3 van het systeem heeft bepaald. Door de lineairiteit van het systeem is ook de variatie in tl sinusvormig en is genoemde verhouding onafhankelijk van de grootte van 3 - Het is dan in het algemeen mogelijk om met behulp van deze karakteristiek het gedrag van het systeem bij een willekeurig periodieke variatie van Q met F o u r i e r-analyse te berekenen, als tevens de fase vs. freq. karak teristiek bekend is. Onder zekere voorwaarden is dit laatste echter niet altijd noodzakelijk. Voor het bepalen van genoemde karakteristiek bij het ge- gezichtsorgaan kan een variatie in de lichthoeveelheid, die per oppervlakte eenheid op het netvlies valt, als ingangsgrootheid worden opgevat, terwijl als uitgangsgrootheid de variatie van de helderheidszVzdr?//è fungeert. M en zou hiertegen kunnen aanvoeren, dat een helderheidsindruk toch een meta-physische grootheid is, waarvan we hoogstens een gelijkheid kunnen waarnemen. Hiervan zal dan ook gebruik worden gemaakt, door als constante output een drempelwaarde te kiezen. Het doel van het onderzoek is allereerst de frequentie-karak- teristiek van genoemd laagdoorlatend filter te bepalen, welke karakteristiek geacht wordt maatgevend te zijn voor het gehele systeem. Voorts de drempelwaarde van waarneming van een lichtvariatie, dus van het zogenaamde successief contrast te be palen. Nadat enige eenheden zijn besproken zal eerst de werking en enige eigenschappen van het gezichtsorgaan, als meetobject en tevens bij het onderzoek te gebruiken meetinstrument, w at nader worden beschouwd. 1.2. Eenheden. Allereerst geldt het volgende : Een puntvormige lichtbron met een lichtsterkte van 1 kaars (candle power I ) zendt per definitie een lichtstroom uit van 4 71 lumen (0), dus I lumen per sterradiaal als eenheid van ruimtehoek. Plaatst men op I meter afstand een volkomen dif fuus reflecterend klein vlakje (magnesium oxyde ; reflectie coëff. = 1) loodrecht op de afstandslijn tot de lichtbron, dan valt op dit vlakje een lichtstroom van I lumen/m3. De verlichtingssterkte is dan I lux (E). Door de volkomen diffuse terugkaatsing heeft het vlakje in alle richtingen een photometnsche helderheid (luminantie) B —ljn kaars/m2 en bekijkt men het vlakje vanuit een willekeurige richting en vanaf een willekeurige afstand met een pupil doorsnede van I mm2, dan heeft de plaats w aar het 4 H. de Lange Dzn beeld van het vlakje op het netvlies valt per definitie een retina verlichting H = i /tz photon. Plaatst men het vlakje zodanig dat het licht onder een hoek cp met de normaal invalt dan worden B en H evenredig met de factor cos op verkleind. In Amerika en Engeland plaatst men het vlakje op de af stand van I foot en noemt dan verlichtingssterkte : I foot-candle = 10,78 lux de helderheid : 1 foot-lambert = 10 ,7 8 / 7 1 cd/m2 In Frankrijk plaatst men het vlakje op I cm (de verlichtings sterkte is dan IO4 lux) en noemt deze helderheid I lambert. Bij 10 lux is de helderheid van het vlakje dus I milli lambert ^ I 1 oot-lambert. Bij overgang van verlichting naar helderheid is bij laatstgenoemde eenheden de f actor i /tt verdwenen, waar voor iets valt te zeggen. O m een indruk te geven van de orde van grootte nog het volgende: Verlichtingssterkte: strand bij heldere zonneschijn 30.000 lux, kunstverlichting I -* IOOO lux, maanlicht 0,03 lux, donkere nacht orde minder, Helderheid: Film 30cd/m2; televisie 100 -* 1 50 cd/m2. Bij het onderzoek zullen we E uitdrukken in lux; B in cd/m2 en H in photon. De laatste eenheid is het meest universeel. Het aantal is een van kijkrichting en afstand onafhankelijke maat voor de hoeveelheid licht die per oppervlakte-eenheid op de retina valt en waarop het oog zich adapteert. De helderheids- nidruk die we van een verlicht vlakje op de retina krijgen noemen we P, waarvan vanzelfsprekend geen absolute maat bestaat. Daarom wordt P vergeleken met H of B in de zin van: „komt overeen met”. 1.3. Werking en samenstelling. In fig. 1 is zeer schetsmatig een doorsnede van de oogbal afgebeeld. De plaats waar de gezichtszenuw uittreedt is de blinde vlek, terwijl het kuiltje in de retina de gele vlek of fovea wordt genoemd. Dit gedeelte van het netvlies is het dichtst bezet met receptoren, vandaar dat het onderscheidingsvermogen hier het grootst is. W il men een gedeelte van het gezichtsveld fixeren, dan richt men het oog vanzelf zodanig dat het licht van het betrokken gedeelte in dit kuiltje valt. Het strekt zich on- Flikkerverschijnsel en resonantie-effect or* Cornea Crystalline Lens Retina Optie Fovea Nerve l. Schematische doorsnede van de oogbal. geveer uit over een gezichtshoek van 2 graden. Hierop zullen we fluctuerend licht laten vallen, de rest van de retina daarbij een constante helderheid geven gelijk aan de gemiddelde helder heid van de fovea. Het onderscheidingsvermogen voor fluctuaties is dan het grootst. Het oog heeft een helderheidsbereik van IOT2, dat is een ver houding van 40 micron tot de omtrek van de aarde en het is duidelijk, dat dit enorme bereik gecomprimeerd moet worden zodanig, dat de seinen die naar de hersenen worden doorgegeven binnen de perken blijven. Men noemt dit adaptatie. In de radio techniek zouden we spreken van compressie of automatische volume regeling. Hiertoe zijn diverse middelen aanwezig. De variatie in middellijn van de pupil van 7 k 8 mm tot 2 mm is de le vorm van adaptatie en regelt in reden van 1 op IO. Om deze oncontroleerbare variatie bij het onderzoek uit te schakelen wordt vóór het oog een gaatje van 2 mm middellijn als uittree- 6 H. de Lange Dzn pupil van de optiek geplaatst. Tussen helderheid B en photons H bestaat dan een bekende constante verhouding. Een vergroting van het kuiltje wordt weergegeven in fig. 2. De bovenzijde is de achterkant van de oogbal.